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Die Erfindung betrifft ein Aggregat zum Vortrieb von Tunneln, das ein bewegbares, aus einem Kopfteil und einem Endteil bestehendes Gestell mit Gleisen, am Kopfteil des Gestells befestigte und einen Greifer zum Zusammenwirken mit der Tunnelauskleidung tragende Hydraulikzylinder zur Bewegung des Aggregats, eine gesteinsgewinnende Maschine, einen über die Gleise des Gestells bewegbar angeordneten Portaleinbringer zum Einbringen einer Tunnelauskleidung, sowie ein hinter dem Portaleinbringer angeordnetes Mörtelinjektionsgerät mit einer mit dem bewegbaren Gestell des Aggregats verbundenen Grundplatte umfasst.
Zur Zeit werden beim Bau von U-Bahn-Streckentunneln in stabilen Gesteinen Vortriebsaggregate verwendet, die eine Mechanisierung des Prozesses der Montage einer vorgefertigten Tunnelauskleidung und das Wegfüllen des Gesteins in Förderwagen gewährleisten. Eine breite Anwendung der Vortriebsaggregate beim Tunnelbau in harten Gesteinen wird jedoch durch die Notwendigkeit verhindert, die Gesteinsgewinnung mittels der Abbauhammer oder bei einem Bohr- und Sprengverfahren das Bohren von Bohrlöchern mittels der Handbohrhammer auf pneumatischen Bohrstützen durchzuführen.
Zur Mechanisierung des Prozesses des Abbaues einer Front in stabilen Gesteinen sowie zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen und zur Erhöhung der Vortriebsgeschwindigkeit wird weitgehend zum Vortrieb von Tunneln in harten Gesteinen mit einem mechanisierten Abbau der Front ein Aggregat verwendet, das eine Vortriebsabbaumaschine umfasst, welche eine selbstfahrende Vortriebsmaschine darstellt und den Abbau einer Front entweder mittels eines Fräserarbeitsorgans oder mittels einer Ausrüstung zum Bohren verwirklicht. Die Abbaumaschine kann mit einer zusätzlichen Einrichtung zum Einbringen der Ausbauelemente versehen werden. Das Aggregat umfasst Förderer-Übergabevorrichtungen, ein System zur Staubbekämpfung sowie Hilfseinrichtungen.
Das Aggregat gestattet es, einen mechanisierten Abbau einer Front mittels eines Fräserarbeitsorgans oder ein maschinelles Abbohren einer Front durchzuführen und einen vorläufigen Ausbau in Form von provisorischen Ausbaubögen oder eines Ankers einzubringen. Von dem Aggregat wird das Gestein in Transportmittel verladen. Hinter dem Aggregat werden Vorrichtungen zum Einbringen einer endgültigen Auskleidung verwendet (S. E. K. Gubenkov und A. V. Burshtein"Öster- reichische Vortriebsabbaumaschinen und Tunnelbauaggregate", "Transportnoe Stroitelstwo", 1980, H. 6, S. 57).
Ein Nachteil des genannten Aggregats besteht darin, dass die Tunnelauskleidung nur in einem bedeutenden Abstand von der Front eingebracht werden kann, da es notwendig ist, einen vorläufigen Ausbau einzubringen, der die bearbeitete Kontur eines Tunnels beeinträchtigt, und ausserdem nicht geeignet ist, dem Gebirgsdruck dauerhaft entgegenzuwirken, wodurch in einem bedeutenden Masse die Möglichkeit für die Anwendung des genannten Aggregats zur Errichtung von U-Bahn-Streckentunneln ausgeschlossen wird, bei deren Bau die- Geometrie des Querschnittes und die Streckenführung eines Tunnels streng eingehalten werden müssen.
Besonders nahe dem erfindungsgemässen Aggregat nach seinem technischen Wesen und dem zu erreichenden Ergebnis liegt von den bekannten Aggregaten ein Tunnelvortriebsaggregat, das ein fahrbares Gestell mit Gleisen, auf welchen mittels Laufrädern eine gesteinsgewinnende Maschine und ein Portaleinbringer zum Einbringen der Tunnelauskleidung aufgestellt sind, ein hinter dem Einbringer angeordnetes Mörtelinjektionsgerät mit einer Grundplatte, die mit dem bewegbaren Gestell verbunden ist, sowie Hydraulikzylinder zur Bewegung des Aggregats umfasst, von denen jeder mit seinem einen Ende mit dem Kopfteil des bewegbaren Gestells verbunden ist und an dem andern Ende einen Greifer aufweist, der mit der Tunnelauskleidung zusammenwirkt (s. z. B. V. A. Hodosh und M. Ya.
Shenkman"Vortriebsaggregat für Tunnelbau im Bohr- und Sprengverfahren mit maschinellem Abbohren einer Front. "Transportnoe Stroitelstwo", 1980, H. 4, S. 12).
Dieses Aggregat hat folgende Arbeitsweise.
Der Bohrwagen wird nach dem Abbohren einer Front zurückgeführt und an dessen Stelle wird ein Portaleinbringer zum Einbringen der Tunnelauskleidung aufgestellt. Dabei wird der Einbringer unterhalb des Bohrwagens geführt, wobei er das Ende eines biegsamen, mit dem feststehenden Mörtelinjektionsgerät verbundenen Schlauches der Mörtelleitung mitnimmt.
Nachdem die Auskleidungsringe eingebracht, der Spalt zwischen diesen und dem Gestein mit einem Betonmörtel gefüllt und der Einbringer auf eine bestimmte Entfernung zurückgeführt
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sind, werden hinter die Stirnfläche der Auskleidung die Greifer der Hydraulikzylinder zur Bewegung des Aggregats geführt und durch das anschliessende Einziehen der Stangen der Hydraulikzylinder wird das Gestell zusammen mit dem Bohrwagen, dem Einbringer und dem Mörtelinjektionsgerät vorgerückt.
Das genannte Aggregat gestattet es, die Tunnelauskleidung unmittelbar an der Front einzubringen ; dadurch wird es möglich (neben der Gewährleistung der Möglichkeit für den Betrieb des Aggregats in instabilen Böden), Elemente des Aggregats im Tunnel genau anzuordnen. Das wird durch das Vorhandensein einer vorgefertigten Tunnelauskleidung, die eine relativ genaue Form des Querschnittes aufweist, sowie eines Gestells mit Führungsschienen, auf welchen mittels der Laufräder ein Bohrwagen und ein Portaleinbringer angeordnet sind, möglich.
Ein Nachteil dieses Vortriebsaggregats besteht darin, dass bei der Bewegung des Aggregats die Stirn des ersten Ringes durch die Kräfte beansprucht wird, die bei der Bewegung des gesamten Komplexes entstehen ; dadurch werden oft die Elemente der Auskleidungsringe zerstört. Bei der Durchführung der primären Injektion des Mörtels hinter den ersten Auskleidungsring, wo sich der Einbringer an der Front befindet und das Mörtelinjektionsgerät hinter dem Gestell verbleibt, weist die Mörtelleitung ausserdem eine bedeutende Länge auf, die dem Abstand zwischen dem Mörtelinjektionsgerät und der Front gleich ist. Nach der Durchführung der ersten Mörtelinjektion, die bis zum Anschlag vorgenommen wird, wird die überschüssige, im Mörtelleiter verbleibende Mörtelmenge beim Durchblasen des Systems in den Abbauraum hinausgeworfen und geht so verloren.
Da der Einbringer relativ zu dem Mörtelinjektionsgerät bewegt werden soll, wird die Mörtelleitung ausserdem in Form eines aufgehängten biegsamen Schlauches von einer grösseren Länge ausgebildet, der sich schnell abnutzt und unbrauchbar wird, wodurch die Betriebszuverlässigkeit des Aggregats negativ beeinflusst wird.
Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung der obengenannten Nachteile.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aggregat zum Vortrieb von Tunneln in harten und stabilen Gesteinen mit einem mechanisierten Abbau einer Front mit einer solchen konstruktiven Ausbildung der Vorrichtung zur Bewegung des Aggregats und des technischen Komplexes zur Mörtelinjektion zu schaffen, das eine Verminderung der Kraft zur Bewegung des Aggregats sowie eine Verminderung des Verbrauches des hinter die Auskleidung zu injizierenden Mörtels unter gleichzeitiger Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit des Aggregats ermöglicht.
Die gestellte Aufgabe wird mit einem Aggregat der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäss das Mörtelinjektionsgerät mit der Grundplatte über Laufräder und auf der Grundplatte montierte Gleise und mit dem Einbringer zum Einbringen der Tunnelauskleidung mittels einer eine starre Verbindung zwischen dem Einbringer und dem Mörtelinjektionsgerät bildenden Zugstange verbunden ist, und bei dem die Grundplatte des Mörtelinjektionsgerätes mit dem Endteil des bewegbaren Gestells über zusätzliche Hydraulikzylinder verbunden ist.
Diese bauliche Gestaltung des Aggregats gewährleistet die Mechanisierung des Prozesses des Abbaues einer Front in harten, stabilen Gesteinen und eine Verbesserung der Arbeitsbedingungen unter gleichzeitiger Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit des Aggregats und der Vortriebsge- schwindigkeit.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass in der Konstruktion der Vorrichtung zur Bewegung des Aggregats neben den im Kopfteil vorhandenen Hydraulikzylindern zur Bewegung, die mit Greifern zum Zusammenwirken mit der Tunnelauskleidung ausgerüstet sind, zusätzliche Hydraulikzylinder zur Bewegung vorgesehen sind, die es gestatten, die Bewegung des Aggregats teilweise durchzuführen und auf diese Weise die Greifer und die Tunnelauskleidung bei der Bewegung des Komplexes zu entlasten, wobei eine Unversehrtheit der Tunnelauskleidung gewährleistet wird.
Die technische Ausrüstung, die für die Injektion des Mörtels hinter die Auskleidung notwendig ist, besteht aus einem Mörtelinjektionsgerät, das mit seiner Grundplatte mittels eigener Laufräder und Gleise gekoppelt und mit dem Einbringer zum Einbringen der Tunnelauskleidung mittels einer Zugstange verbunden ist, die, beispielsweise, in Form eines Gelenkes, ausgebildet werden kann. Dadurch wird die Länge einer Mörtelleitung bedeutend verkürzt und folglich der Verbrauch des hinter die Auskleidung zu injizierenden Mörtels vermindert.
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Dadurch, dass das Aggregat mit den vorgeschlagenen Vorrichtungen zur Bewegung und mit der technischen Ausrüstung zum Injizieren des Mörtels hinter die Auskleidung versehen ist, wird es möglich, die Konstruktion des Komplexes zu vereinfachen, dessen Länge und dementsprechend die Masse zu vermindern, seine Manövrierfähigkeit beim Betrieb auf der Tunnelstrecke zu erhöhen, die Montagezeit des Aggregats und den Arbeitsaufwand bei seiner Bedienung beim Betrieb sowie den Verbrauch des zu injizierenden Mörtels um 5 bis 10% zu vermindern, eine Zerstörung der Tunnelauskleidung zu verhindern und den minimalen Krümmungshalbmesser der Streckenführung des zu bauenden Tunnels zu reduzieren.
Die Erfindung kann auch bei bereits bekannten Aggregaten zum Vortrieb von Tunneln angewendet werden, indem die Vorrichtung zur Bewegung dieser Aggregate sowie die Ausrüstung zum Injizieren erfindungsgemäss geändert werden.
Nachstehend wird ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert.
Das erfindungsgemässe Vortriebsaggregat umfasst ein bewegbares Gestell --1--, welches aus einem Kopf teil --2-- und einem Endteil --3-- besteht, die eine Metallkonstruktion darstellen, an welcher Gleise --4 und 5-- montiert sind. Auf den Gleisen --4-- ist mittels Laufräder --6-- eine gesteingewinnende Maschine --7-- angeordnet, wobei als solche eine selbstfahrende Vortriebsabbaumaschine oder ein Bergbaubagger oder ein Bohrwagen verwendet werden können.
Auf den Gleisen --5-- ist ein Portaleinbringer --8-- zum Einbringen der Tunnelauskleidung mittels Laufräder --9-- angeordnet, der eine räumliche Metallkonstruktion darstellt, die mit einem Antrieb zur Bewegung, Hydraulik- und elektrischen Systemen, einem Manipulator zur Montage der Auskleidung und. verschiedenen Einrichtungen versehen ist, die den Schutz der vor Ort Beschäftigten vor einem plötzlichen Ausbrechen aus dem First und den Steckenstössen sowie den Schutz des Einbringers selbst vor der Einwirkung der Explosion beim Vortrieb der Tunnel nach dem Bohr- und Sprengverfahren gewährleisten.
Hinter dem Einbringer --8-- ist ein Mörtelinjektions- gerät --10-- untergebracht, das auf einer Grundplatte --11-- mittels eigener Laufräder --12-- und der Gleise --13-- angeordnet ist, die auf der Grundplatte --11-- starr befestigt sind.
Der Grundrahmen --14-- des Mörtelinjektionsgeräts stellt eine Portalmetallkonstruktion dar, die mit dem Einbringer --8-- mittels einer Zugstange --15-- verbunden ist, die beispielsweise als ein Gelenk ausgebildet ist, und es gestattet, das Mörtelinjektionsgerät --10-- über die Gleise --13-- mittels der Antriebe des Einbringers --8-- zu bewegen ; sie erfordert kein genaues Zentrieren der Gleise --5-- des Einbringers --8-- und der Gleise --13-- des Mörtelinjektions- geräts --10--. Die Grundplatte --11-- des Mörtelinjektionsgeräts --10-- ist mit dem Endteil - des bewegbaren Gestells mittels zusätzlicher Hydraulikzylinder --16-- verbunden.
Zwischen dem Einbringer --8-- und dem Grundrahmen des Mörtelinjektionsgeräts --10-- ist ein starres Einsatzstück --17-- montiert, das in Form der Metallrohre einer Mörtelleitung - ausgebildet ist. An dem Kopfteil --2-- des Gestells --1-- sind Gehäuse der Hydraulik-
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der Tunnelauskleidung --21-- bei der Bewegung des Aggregats über den Tunnel zusammenwirken.
Das Aggregat zum Vortrieb von Tunneln hat folgende Wirkungsweise.
Von der gesteinsgewinnenden Maschine --7-- wird die Front bearbeitet (der Abbau kann nach einem Bohr- und Sprengverfahren oder mittels des Arbeitsorgans einer Vortriebsabbaumaschine oder mittels einer andern gesteinsgewinnenden Maschine durchgeführt werden). Anschliessend wird die gesteinsgewinnende Maschine --7-- über die Gleise-4 und 5-- von der Front hinter den Komplex abgeführt. Der Einbringer --8-- zum Einbringen der Tunnelauskleidung fährt über die Gleise --13-- an die Front heran, wobei er mittels einer starren Zugstange --15--, die den Grundrahmen --14-- des Mörtelinjektionsgeräts mit dem Einbringer --8-- verbindet, mit dem Mörtelinjektionsgerät --10-- eingekuppelt ist.
Es wird der erste (an der Front liegende) Ring --21-- der Auskleidung eingebracht, und der Mörtel wird durch die Mörtelleitung --18-- in den ersten Ring der Auskleidung injiziert. Die Mörtelleitung --18-- besteht aus einem starren Einsatzstück, das in Form eines Metallrohres-17-- ausgebildet ist ; nur der kleinere Kopfteil der Mörtelleitung soll biegsam sein, um einen Anschluss der Mörtelleitung an verschiedene Ringsegmente einer Tunnelauskleidung --21-- zu ermöglichen.
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Dann werden die Greifer --20--, die an den Enden der Stangen der Hydraulikzylinder --19-- angeordnet sind, ausgeschoben und hinter die Stirnfläche des Ringes der Tunnelauskleidung - geführt. Es werden der Kopf teil --2-- und der Endteil --3-- des bewegbaren Gestells--1- mit den an diesen angebrachten Gleisen --4 und 5-- verschoben.
Zusammen mit dem Gestell-l- und dem auf diesem untergebrachten Einbringer wird auch das Mörtelinjektionsgerät --10--, dessen Laufräder. --12-- über die Gleise --13-- auf der Grundplatte --11-- abrollen, bewegt, weil der Grundrahmen --14-- des Mörtelinjektionsgeräts --10-- mit dem Einbringer --8-- mittels einer starren Zugstange --15-- verbunden ist und weil die zwischen der Grundplatte --11-und der Tunnelauskleidung wirkende Wälzreibungskraft grösser ist als die Wälzreibungskraft in den Lagern der Laufräder --12--.
Aus diesem Grunde ist für die Bewegung des Gestells --1-- mit dem Einbringer --8-eine Kraft erforderlich, die gleich der Summe der Kraft der Reibung der Masse dieser Teile des Komplexes an der Tunnelauskleidung und der Reibungskraft in den Lagern der Laufräder --12-- ist.
Dann wird die Grundplatte --11-- an das Gestell-l--mittels der Hydraulikzylinder - herangezogen, wobei die Laufräder --12-- des Grundrahmens --14-- des Mörtelinjektions- geräts --10-- abrollen. Dabei ist es nur notwendig, die Reibungskraft der Masse des Mörtelinjektionsgeräts an dem Rahmen --14-- und der Grundplatte --11-- und die Reibung in den Lagern der Laufräder --12-- zu überwinden.
Beim Weglassen der Laufräder --12-- beim Betrieb der Hydraulikzylinder --16-- wäre die Bewegung eines Aggregats unbestimmt (die Bewegung des gesamten Aggregats gegen die Front oder das Heranziehen der Grundplatte --11-- zusammen mit dem Mörtelinjektionsgerät --10-- an das Gestell-l--in Abhängigkeit von einer ungleichmässigen Verteilung der Reibungskräfte). Beim Vorhandensein der Laufräder --12-- wird die Bewegung bestimmt sein, d. h. die Grundplatte --11-- wird an das Gestell-l-bei einem freien Abrollen der Laufräder --12-- über die Grundplatte --11-- herangezogen werden.
Auf die Stirnfläche eines Ringes der Auskleidung --21-- wird die Kraft zur Bewegung nur eines Teiles des Komplexes und nicht des gesamten Komplexes übertragen.
Auf diese Weise besteht der durch die Verwendung des erfindungsgemässen Aggregats zum Vortrieb von Tunneln im Vergleich zu den zur Zeit bekannten Aggregaten zu erzielende Effekt darin, dass die auf die Stirnfläche der Auskleidung einwirkende Kraft bei der Bewegung vermindert ist, d. h. die auf die Stirnfläche einwirkende Kraft ist der Grösse des Widerstandes bei der Bewegung nur eines Teils des Aggregats (des Komplexes) gleich, und dass der Verbrauch des zu injizierenden Mörtels durch eine Verkürzung der Länge der Mörtelleitung und durch die Verwendung eines kleineren "toten" Volumens der Mörtelleitung ebenfalls vermindert ist.
Die Betriebszuverlässigkeit des Injektionssystems wird durch die Verminderung der Länge der biegsamen Mörtelleitung und die Verkürzung des Abstandes zwischen dem Mörtelinjektionsgerät und dem Injektionspunkt erhöht.
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